T.P : Principe de l’échographie. (Mme Feknous Lycée Périer)

Comment étudier les pouvoirs absorbant ou réfléchissant d’un matériau ?

On place le module récepteur d’ultrasons (R) d’abord très proche puis à une dizaine de centimètres du module émetteur d’ultrasons (E) alimenté par un signal de fréquence 40 kHz, Umax= 1,5 V environ.

On observe simultanément à l’oscilloscope le signal émis par l’émetteur (E) (sur CH1 « chanel 1 ») et le signal reçu par le récepteur (R) (sur CH2 « chanel 2 »).

Réglage fin de la fréquence : les émetteurs et récepteurs à ultrasons sont constitués d'une lame de quartz qui ne peut vibrer qu'à une fréquence proche de 40 kHz. Régler finement la fréquence du G.B.F. pour obtenir une « tension maximale » maximale aux bornes du récepteur.

Ecrire sur votre T.P. la valeur optimale de la fréquence f lu sur le G.B.F.

® NE PLUS LA MODIFIER PENDANT LE T.P.

1. Comparer la fréquence des signaux émis par (E) et reçus par (R). Comparer la tension maximale des signaux émis par (E) et reçus par (R). Proposer une explication possible de ces résultats.

Changer le calibre de la voie 2 pour augmenter la sensibilité

verticale (en Volt par division : V.div^-1) et obtenir 2 signaux de taille similaire

à l’écran.

2. Intercaler entre l’émetteur et le récepteur divers matériau. Observer le signal

voie 2. Compléter le tableau concernant le pouvoir de transmission des différents matériaux en utilisant les adjectifs : bon, moyen, mauvais.

3. Positionner maintenant le récepteur à côté de l’émetteur

à l’aide d’un élastique. Que constatez-vous sur la voie 2 ? Placer

votre main devant l’ensemble (E+R), à quelques centimètres.

Qu’observez- vous ? Comment expliquez-vous ce résultat ?

4. Poser devant l’ensemble (E+R) des plaques de divers matériaux.

Observer puis compléter le tableau concernant le pouvoir réfléchissant

des différents matériaux en utilisant les adjectifs : bon, moyen, mauvais.

5. Que contient la boite dont le contenu n’est pas visible ?

Vous avez devant vous une boîte dont vous ne pouvez

voir l’intérieur (imaginons qu’il s’agit du corps humain).

En utilisant l’ensemble (E+R) comme un moyen

d’exploration de la boîte, déterminer la forme et la

position de l’objet en carton (indice : c’est une forme

simple composée à partir de carrés en carton de 7 cm de coté).

Rédiger une réponse aussi complète que possible à la question formulée

dans le titre de cette question (vous pouvez affirmer vos certitudes et vos interrogations). Faire un schéma vu du haut du résultat attendu. Vous avez maintenant le droit de soulever le tissu. Commenter la justesse de vos « prédictions ».

6. Question « Bonus » : Mesure de la longueur d’onde l

La longueur d'onde est la distance minimale séparant 2 positions du récepteur pour lesquelles les signaux coïncident.

Manipulation : Placer le récepteur à une dizaine de cm de l’émetteur en prenant soin de faire

coïncider les 2 signaux (signaux en phase ; les maximums et minimums sont alignés). Relever la position exacte X1 du récepteur (au ½ mm près)

Eloigner le récepteur (en le tenant par sa base) sur 20 longueurs d’onde jusqu’à ce que les signaux coïncident à nouveau parfaitement. Relever la position exacte X2 du récepteur.

Résultats : Position initiale du récepteur sur la règle : X1 = .....…..... cm

Position finale : X2 = ....…...... cm

Nombre n de longueurs d'onde mesurées : n = 20

Calculs:

A partir des mesures relevées déterminer la valeur, en centimètre d’une longueur d’onde l.

Calculer, à partir de la valeur de la fréquence indiquée par le GBF, la période T des ultrasons.

En déduire la vitesse V de propagation des ultrasons.

Remarque: la théorie permet de calculer la vitesse du son dans l'air en fonction de la température.

Calculer l'écart relatif en pourcentage entre la vitesse que vous avez déterminée et la vitesse

théorique.